Intramiocardico cellulare di consegna: Osservazioni in murini Hearts

Summary

Consegna cellula intramiocardico in modelli murini di malattie cardiovascolari, come ipertensione o infarto del miocardio, è ampiamente utilizzato per testare il potenziale terapeutico di diversi tipi di cellule in studi rigenerativi. Pertanto, una descrizione dettagliata e una chiara visualizzazione di questa procedura chirurgica contribuiranno a definire i limiti ei vantaggi di cellule cardiovascolari analisi terapeutici in piccoli roditori.

Abstract

Precedenti studi hanno dimostrato che la consegna delle cellule promuove la funzione cardiaca miglioramento da rilascio di citochine e fattori che aumentano la rivascolarizzazione del tessuto cardiaco e la sopravvivenza cellulare. Inoltre, ulteriori osservazioni rivelato che le cellule staminali specifici, come le cellule staminali cardiache, cellule staminali mesenchimali e cardiosfere hanno la possibilità di integrare nel miocardio circostante differenziando in cardiomiociti, cellule muscolari lisce e cellule endoteliali.

Qui vi presentiamo i materiali ei metodi per fornire in modo affidabile le cellule noncontractile nella parete del ventricolo sinistro del mouse immunodepleto. Le fasi salienti di questa procedura microchirurgica coinvolgono l'anestesia e analgesia iniezione, intubazione endotracheale, incisione per aprire la cassa ed esporre il cuore e la consegna di cellule da un ago sterile da 30 gauge e una siringa di precisione microlitro.

Trasformazione del tessuto costituito da raccolta cuore, embedding, sezionamento e colorazione istologica ha mostrato che l'iniezione di cellule intramiocardico prodotto un piccolo danno nella zona epicardico, nonché nella parete ventricolare. Noncontractile cellule sono state mantenute nella parete miocardica di topi immunocompromessi ed erano circondati da uno strato di tessuto fibrotico, probabilmente per proteggere dalla pressione cardiaca e carico meccanico.

Introduction

Vari protocolli di recapito cella sono stati testati in modelli murini e ratto di malattie cardiovascolari con l'obiettivo di tradurre l'efficienza, l'efficacia e la sicurezza di questa procedura sperimentale in pazienti umani. In piccoli cuori roditori, la consegna delle cellule intramiocardico è il metodo più fattibile di consegna delle cellule ^1,2, mentre nel anterograda cuore di ratto ³ e retrograda ⁴ intracoronarica infusione di cellule può essere utilizzato anche. Entrambi i metodi hanno dei limiti e vantaggi. Invio delle cellule per via intracoronarica presenta vantaggi rispetto iniezione intramuscolare diretta nel promuovere la diffusione cella globale ^3, ma ha anche il rischio di causare embolia coronarica ^3,5. Limiti di consegna intramiocardico sono associati a danni meccanici, infiammazione acuta, e infarto del danno ^6,7. Negli esseri umani, cellule per la riparazione cardiaca sono forniti da iniezione intramiocardico attraverso un epicardico endocardiaca o chirurgicaavvicinarsi o per via arteriosa intracoronarica ^8. Iniezione per vie transvascolare è adatto nei pazienti con infarto miocardio acuto e riperfusione, ma potrebbe non essere possibile nel caso di occlusioni totali o scarsa flusso all'interno dei vasi del territorio effettuata ^9. Iniezione diretta nella parete ventricolare mediante iniezione transendocardial o transepicardial è tecnicamente fattibile a seconda dello stato di salute del paziente. Infatti, è stato dimostrato che questa tecnica è sicura ^10,11, sebbene iniettabile transepicardial è necessario un intervento chirurgico a torace aperto e per transendocardial avvicina una mappatura elettrofisiologica per ciascun paziente è necessario differenziare siti di vitale ischemica o sfregiato miocardio ^9.

È importante sottolineare che in studi di terapia cellulare la scelta della migliore cella da trapiantare è ancora oggetto di indagine. Analisi a breve termine (4 settimane) hanno mostrato che l'iniezione di cellule staminali cardiache definite come cardiosfere <sup> 12 o cellule di popolazione lato dal midollo osseo ¹³ indotta recupero funzionale cardiaca in murini ¹⁴ e ratto ¹⁵ modelli di infarto del miocardio diminuendo le dimensioni della cicatrice e la morte cellulare. Il trapianto allogenico di cardiosfere in un topo modello di infarto infarto senza immunosoppressione è stato trovato per essere sicuro, ha promosso la rigenerazione cardiaca, e migliorato la funzione del cuore attraverso la stimolazione dei meccanismi di riparazione endogena ^15. Lin-/c-kit + adulte cellule progenitrici nel cuore hanno dimostrato di essere auto-rinnovano, clonogenica, e multipotenti in vitro e in vivo, e quando iniettato in un cuore ischemico ratto ricostituito ampie porzioni della parete miocardica ferito ¹⁶ e aveva l' capacità di formare conduttivo e di dimensione intermedia arterie coronarie ^17. Questi dati promettenti alimentato fase I e II di sviluppo clinico nell'uomo: l'iniezione di cellule staminali mesenchimali autologhe e allogeniche (MSC) ^18, cardiosfere ¹⁹o c-Kit positivi cellule staminali cardiache (CSC) 20 nei cuori umani ischemici ogni hanno mostrato effetti benefici in funzione cardiaca in studi a lungo termine. Tuttavia, la vasta follow-up a lungo termine e retrospettiva meta-analisi hanno dimostrato che la terapia con cellule staminali offre benefici significativi per alcuni pazienti, ma non in altri con una serie di risultati imprevedibili ^21. E 'possibile che queste limitazioni richiederanno la progettazione di specifici protocolli di consegna delle cellule per ogni individuo e ogni malattia.

Nei modelli topi e ratti, studi a lungo termine hanno rivelato che l'iniezione di cellule non migliora ulteriormente la funzione cardiaca (12 mesi). Infatti, innesti di cardiomiociti staminali embrionali umane derivate da cellule (hESC-CM) sono stati in gran parte isolate dal miocardio ospite da uno strato di tessuto fibrotico ^22,23. Risultati simili sono stati osservati dopo il trapianto di mioblasti scheletrici intramiocardico nel cuore di topi infartuati ^24. Furthermore, la capacità a lungo termine di MSC allogeniche per conservare la funzione nel cuore infartuato è stato limitato dal passaggio da un immunoprivileged ad uno stato immunogenica dopo la differenziazione ^25.

Prendendo in considerazione le sfide e le prospettive di cui sopra, vi mostriamo qui come consegnare le cellule mediante iniezione intramiocardico nei topi. Osserviamo che le cellule senza cardiomiociti proprietà contrattili non sono collegati con il miocardio host e una massa coesiva con una barriera fibrotica sottile. Anche se in alcuni casi questo risultato può essere vantaggioso, la seguente analisi può essere utile per capire come attecchimento delle cellule può essere modulata per generare strutture del miocardio funzionalmente collegate pure.

Protocol

Tutti gli studi sugli animali sono stati eseguiti in conformità internazionale (direttiva 2010/63/UE del Parlamento europeo) e nazionale (UK Home Office, Act del 1986) regolamenti. Le procedure qui descritte sono parte del nostro piano di lavoro sotto licenza autorità britanniche e non sono state intraprese a fini di registrazione. 1. Preparazione di cellule Questo protocollo descrive la preparazione di una linea cellulare specifica (rene embrionale umano, cellul…

Representative Results

Abbiamo iniettato HEK293 cellule, che sono distinguibili dalle cellule del cuore per la loro diversa morfologia (figura 1), con una forma di ciottoli rispetto ai cardiomiociti allungati (Figura 1A). Cellule HEK293 sono stati più reattivi a ematossilina colorante (colore blu) rispetto ai cardiomiociti (colore rosa), probabilmente a causa del loro elevato contenuto di nucleare (Figura 1A). Per distinguere ulteriormente le cellule iniettate dal tessuto ospite, cellule HEK…

Discussion

In questo manoscritto, abbiamo mostrato come eseguire intramiocardico iniezione di cellule nei cuori murini. Come prova di questa metodologia, abbiamo utilizzato cellule HEK293. E 'importante sottolineare che le cellule HEK293 non vengono utilizzate in studi di terapia cellulare e, pertanto, i risultati di questo manoscritto non sono appropriati per la traduzione diretta di un approccio terapeutico. Tuttavia, il fatto che le cellule HEK293 non sono cellule contrattili e non transdifferenziare in altri tipi cellulari…

Materials

Isolator	Pfi systems	–	Quotation needed
Heating Pad	Vet Tech Solutions	HE006	For small animals
medetomidine	National veterinary Service	–	Veterinary prescription is necessary
ketamine hydrochloride	National veterinary Service	–	Veterinary prescription is necessary
atipamezole	National veterinary Service	–	Veterinary prescription is necessary
Hair removal cream	Commercial shops	–
buprenorphine	NVS	–	Veterinary prescription is necessary
Leica MZFLIII microscope	Leica	Model S6E	With swing arm stand TS0
Hamamatsu Nanozoomer digital slide scanner	Hamamatsu	RS series
Scanning Electron Microscope	Jeol	JSM-6610
Blunt scissors	FST	14084-09
Minivent	Harvard apparatus	73-0043	Including small Y adapter (73-0027) and intubation cannula (73-2844)
Forceps	FST	11052-10
Retraction system	FST	18200-20	Kit for animals up to 200grams
30G 12mm; ½ inch	BBraun	A210	Fine yellow
microliter syringe	ESSLAB	81201	Also include a Hamilton repeating dispenser PB 600-1 Catalogue number 83700
6-0 silk suture	Ethicon	W1614T